新能源场站并网系统的功率控制稳定性判别方法及装置与流程

本发明涉及新能源并网系统，并且更具体地，涉及一种新能源场站并网系统的功率控制稳定性判别方法及装置。

背景技术：

1、随着新型电力系统建设的不断推进，大规模新能源并网趋势明显，大量电力电子器件得到广泛应用，电力系统运行特性发生了重大改变。及时判别新能源并网系统的稳定性，能够为以新能源为主体的新型电力系统规划提供有益参考，对保障系统安全稳定运行、解决新能源弱电网送出能力受限问题具有重要意义。

2、新能源机组以电压源型逆变器(voltage source converter，vsc)为并网接口，其控制系统主要由功率外环、电流内环和锁相环三部分组成。vsc外环控制结构本质上是对d-q轴电流参考值的控制，由于vsc内环控制速度远大于外环，可合理假设内环电流输出值时刻与电流参考值保持一致。同时，当系统处于稳态时，可认为锁相环工作于理想状态。因此在电网支撑能力强的条件下，并网点电压近似恒定，新能源场站有功、无功输出在旋转坐标系下分别与d轴电流、q轴电流成比例，能够实现有功无功解耦控制的目标。然而，当电网支撑能力较弱时，新能源场站输出的功率通过并网点电压相互影响，有功功率与q轴电流、无功功率和d轴电流耦合加深，导致原控制目标偏离，外环控制协调性被破坏，最终导致新能源并网系统失稳。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种新能源场站并网系统的功率控制稳定性判别方法及装置。

2、根据本发明的一个方面，提供了一种新能源场站并网系统的功率控制稳定性判别方法，包括：

3、通过新能源场站并网系统的典型结构图，获取新能源场站并网系统的电气量信息，并根据电气量信息，建立戴维南等值电路；

4、基于电力系统潮流方程及kvl方程，根据戴维南等值电路，确定新能源场站并网系统的并网点电压公式、有功功率输出表达式以及无功功率输出表达式；

5、将新能源场站并网系统的并网点输出电流在vsc旋转坐标系下进行分解，得到并网点输出电流的d轴电流分量以及q轴电流分量；

6、将d轴电流分量以及q轴电流分量带入并网点电压公式、有功功率输出表达式以及无功功率输出表达式，确定新能源场站并网系统的有功控制稳定判据以及无功控制稳定判据；

7、根据有功控制稳定判据以及无功控制稳定判据，确定新能源场站并网系统的功率控制稳定性。

8、可选地，将d轴电流分量以及q轴电流分量带入并网点电压公式、有功功率输出表达式以及无功功率输出表达式，确定新能源场站并网系统的有功控制稳定判据以及无功控制稳定判据的操作，包括：

9、将d轴电流分量以及q轴电流分量带入并网点电压公式、有功功率输出表达式以及无功功率输出表达式，确定有功功率和无功功率与d轴电流分量和q轴电流分量有关的有功功率关系式以及无功功率关系式；

10、根据有功功率关系式和无功功率关系式，确定新能源场站并网系统的有功控制稳定判据以及无功控制稳定判据。

11、可选地，根据有功功率关系式和无功功率关系式，构建新能源场站并网系统的有功控制稳定判据以及无功控制稳定判据的操作，包括：

12、将d轴电流分量以及q轴电流分量作为自变量对有功功率关系式以及无功功率关系式进行线性化，确定有功功率和无功功率与d轴电流分量小信号和q轴电流分量小信号的有功功率方程以及无功功率方程；

13、提取有功功率方程和无功功率方程中的d轴电流分量小信号以及q轴电流分量小信号的系数，确定有功控制稳定判据以及无功控制稳定判据。

14、可选地，根据有功控制稳定判据以及无功控制稳定判据，确定新能源场站并网系统的稳定性的操作，包括：

15、当rp和rq大于第一阈值时，新能源场站并网系统的功率控制稳定性存在风险；

16、当rp和rq小于第一阈值，大于第二阈值时，新能源场站并网系统的功率控制存在不稳定风险；

17、当rp和rq小于第二阈值时，新能源场站并网系统的功率控制保持稳定，其中rp为有功控制稳定判据，rq为无功控制稳定判据。

18、根据本发明的另一个方面，提供了一种新能源场站并网系统的功率控制稳定性判别装置，包括：

19、建立模块，用于通过新能源场站并网系统的典型结构图，获取新能源场站并网系统的电气量信息，并根据电气量信息，建立戴维南等值电路；

20、第一确定模块，用于基于电力系统潮流方程及kvl方程，根据戴维南等值电路，确定新能源场站并网系统的并网点电压公式、有功功率输出表达式以及无功功率输出表达式；

21、分解模块，用于将新能源场站并网系统的并网点输出电流在vsc旋转坐标系下进行分解，得到并网点输出电流的d轴电流分量以及q轴电流分量；

22、第二确定模块，用于将d轴电流分量以及q轴电流分量带入并网点电压公式、有功功率输出表达式以及无功功率输出表达式，确定新能源场站并网系统的有功控制稳定判据以及无功控制稳定判据；

23、第三确定模块，用于根据有功控制稳定判据以及无功控制稳定判据，确定新能源场站并网系统的功率控制稳定性。

24、根据本发明的又一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行本发明上述任一方面所述的方法。

25、根据本发明的又一个方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现本发明上述任一方面所述的方法。

26、从而，本申请在新能源场站并网系统戴维南等值电路的基础上，推导了关键电气量之间的数学关系，并对输出功率和d-q轴电流进行灵敏度分析，通过比较灵敏度的相对大小，提出了一种新的新能源并网系统功率控制稳定判别方法。针对弱电网下有功无功输出耦合程度加剧的问题，通过计算输出功率与d-q轴电流灵敏度的大小，判断控制系统是否能够实现原控制目标。用于对新能源并网系统功率控制稳定性的判断。

技术特征：

1.一种新能源场站并网系统的功率控制稳定性判别方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述d轴电流分量以及所述q轴电流分量带入所述并网点电压公式、所述有功功率输出表达式以及所述无功功率输出表达式，确定所述新能源场站并网系统的有功控制稳定判据以及无功控制稳定判据的操作，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述有功功率关系式和所述无功功率关系式，构建所述新能源场站并网系统的有功控制稳定判据以及无功控制稳定判据的操作，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述有功控制稳定判据以及所述无功控制稳定判据，确定所述新能源场站并网系统的稳定性的操作，包括：

5.一种新能源场站并网系统的功率控制稳定性判别装置，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，第二确定模块，包括：

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，第二确定子模块，包括：

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，第三确定模块，包括：

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述权利要求1-4任一所述的方法。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

技术总结
本发明公开了一种新能源场站并网系统的功率控制稳定性判别方法及装置。方法包括：根据通过新能源场站并网系统的典型结构图获取的新能源场站并网系统的电气量信息建立戴维南等值电路；基于电力系统潮流方程及KVL方程，根据戴维南等值电路，确定新能源场站并网系统的并网点电压公式、有功功率输出表达式以及无功功率输出表达式；将新能源场站并网系统的并网点输出电流在VSC旋转坐标系下进行分解，得到并网点输出电流的d轴电流分量以及q轴电流分量带入上述表达式，确定新能源场站并网系统的有功控制稳定判据以及无功控制稳定判据；根据有功控制稳定判据以及无功控制稳定判据，确定新能源场站并网系统的功率控制稳定性。

技术研发人员：叶伟豪,郭强,赵兵,兰天楷
受保护的技术使用者：中国电力科学研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13